朱圆圆+易挺

摘 要：化学成分对不锈钢耐腐蚀性具有很大影响，添加Nb和Ti元素能够避免晶间腐蚀，极大提高耐腐蚀性。晶间腐蚀和点蚀实验验证Nb-Ti双稳定化奥氏体不锈钢耐腐蚀性很强。

关键词：奥氏体不锈钢；晶间腐蚀；双稳定化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.026

1 引言

06Cr18Ni11Ti不锈钢产品在不同浓度、不同溫度的有机酸和无机酸中，尤其在氧化性介质中具有良好的耐磨蚀性能。在敏化温度（450～850℃）再加热或经过焊接时，不锈钢在腐蚀介质的作用下就会发生晶间腐蚀。晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在引起晶间腐蚀。晶间腐蚀发生后表面无腐蚀迹象，但晶粒间的结合力已遭到破坏。当受到应力作用时，就会沿晶界突发局部腐蚀断裂[1]。晶间腐蚀严重影响了设备的安全性，奥氏体不锈钢的耐腐蚀性研究尤为重要。

2 化学成分及耐腐蚀性实验分析

2.1 化学成分分析

实测06Cr18Ni11Ti不锈钢各元素的质量分数：Cr17.23%，C为0.03%， Ti为0.147%，Nb为0.22%，Si0.50%，Mn1.27% ，P0.021%，S0.004%，Ni9.12%，N0.013%。与国标和内控值对照，均符合要求。Cr是不锈钢的主加元素，每种不锈钢Cr的含量都必须大于13%[1]。铬元素使不锈钢表面形成一层无色透明的致密的钝化膜，防止钢的氧化，增强钢的耐腐蚀性能。实测Cr的质量分数为17.23%，远远大于13%。晶间腐蚀原因是C与晶界处的Cr形成Cr23C6并析出，使晶界处Cr含量降低而造成“贫铬”。Cr是抑制晶间腐蚀的主要元素之一，当晶界处的Cr含量低于12%时，发生晶间腐蚀的几率就会变大[2-3]。不锈钢抗晶间腐蚀的能力会随C的含量降低而提高。C质量分数最好控制在0.08%以下，晶界处析出C越少形成Cr23C6碳化物机会就会随之减少，不易在晶界处形成“贫铬区”[1]。当C的质量分数大于0.08%时，晶间腐蚀产生的趋势会显著增加。实测C的质量分数为0.03%，属于超低碳的奥氏体不锈钢。由于Nb的成本很高，传统的321只加Ti不加Nb。加入Ti可防止产生晶间腐蚀，但是Ti与氮和氧有较强的亲和力，容易出现TiN、Ti（CN）、TiO2及高熔点铝酸盐聚集在钢渣界面，使钢液变得黏稠，钢与渣难以分离，容易聚集到铸坯表面或皮下形成夹渣[4]。减少TiN和TiO2夹杂的唯一途径是降低Ti含量，降低Ti耐晶间腐蚀性降低，添加Nb可解决这一矛盾。各元素与C的亲和力大小排序为：Ti、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。Ti和Nb与C的亲和力比Cr强，Ti和Nb优先与C形成Ti（CN）和Nb（CN），抑制Cr23C6或Cr7C3的形成，避免晶间腐蚀。Nb、Ti的添加是改善不锈钢材料的综合性能较为有效的措施之一，该理论在许多钢种中均得到成功应用[5]。

2.2 06Cr18Ni11Ti不锈钢钢带耐蚀性检验

2.2.1 晶间腐蚀试验

对321酸洗板取样进行10%草酸浸蚀试验。试样敏化处理方法： 650℃，保温2h，空冷；试验溶液10%草酸：纯草酸 150 g；蒸馏水 1350 ml；试验设备：a：直流电源； b：可变电阻器；c：电流表；d：阴极不锈钢片；e：阳极试样；实验一：试样检验面积：1.64cm2；试验参数：电流1.6 A；实际电流密度1A/ cm2 ，浸蚀时间90S；溶液温度31℃；实验二：试样检验面积：1.73cm2；试验参数：电流1.7A，实际电流密度1A/ cm2 ，浸蚀时间90S；溶液温度45℃。由试验结果得知：选取的试验温度（分别约30℃和45℃）对晶间腐蚀影响不大；晶间腐蚀后的晶界形态为二类（混合组织）、凹坑组织为六类（凹坑组织I），说明奥氏体不锈钢06Cr18Ni11Ti耐晶间腐蚀能力强。Nb与Ti有“固定”C的作用，有效防止晶间腐蚀。

2.2.2 点蚀试验

按照GB/T 17897-1999不锈钢三氯化铁点腐蚀试验取样要求，06Cr18Ni11Ti不锈钢酸洗板分别取三块试样（试样一总面积0.00184988 m2；试样二总面积0.00191386 m2；试样三总面积0.00169931m2）。在6%FeCl3溶液中进行50℃、浸蚀24h试验。通过计算得知，耐点蚀当量值为16.57。耐点蚀当量数值越高，表示耐蚀性能越好，但材质本身的夹杂物、表面状态（划痕、凹坑、粗糙度等）等因素对金属耐点蚀性都有影响。腐蚀率：试样一22.75g/（m2·h），试样二22.33g/（m2·h），试样三25.88g/（m2·h），三块试样平均腐蚀率为23.65g/（m2·h）大于耐点蚀当量值，说明06Cr18Ni11Ti耐点腐蚀能力较强。

3 结论

（1）不锈钢中铬元素的含量一般在13%以上耐腐蚀性较好。不锈钢中C含量越低抗晶间腐蚀性越好。双稳定化元素Ti和Nb能够更有效地防止晶间腐蚀。

（2）06Cr18Ni11Ti钢带耐晶间腐蚀能力强，耐三氯化铁点腐蚀能力较强。

参考文献：

[1]张晶莹.304奥氏体不锈钢晶间腐蚀的研究及防护[J].装备制造技术，2012（02）：154-155.

[2]谢再晋.高校SMT实验室焊膏测试的探索[J].焊接技术，2010，39（08）：42-45.

[3]吴丰顺，陆俊，安兵.焊膏回流性能动态测试法及其应用[J].电子元件与材料，2004，23（06）：38-41.

[4]王松林，任秀凤，刘守峰.06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢锻件晶间腐蚀弯曲试样微裂纹本质[J].金属加工，2014（09）：100-102.

[5]Li Xin Study on the corrosion properties of 0Cr11 ferritic stainless steel[J].Baosteel Technical Research ，2010，4（01）：53-55.